单量子点中电子自旋弛豫和退相干机制

单量子态的检测和相关物理研究是国家基础研究的重大项目之一，是量子光学、量子通信和量子计算等领域研究的重点之一。在半导体领域，以单量子点中单电子自旋、核自旋为基本量子比特及操作的研究成为大家关注的重点。目前，单电子自旋弛豫和自旋退相干的机制，及控制电子自旋弛豫和抑制电子自旋退相干的研究还很不系统，而且研究手段多集中在非共振荧光光谱上。鉴于单量子点物理研究的重要性及相应测量技术的单一，本项目首先提出系统地研究单量子点中单电子自旋、激子态和核自旋的自旋弛豫及退相干问题。为实现对单量子态的量子相干过程研究，提出严格共振荧光光谱及单量子态时间分辨泵浦－探测Kerr测量手段。在单量子点的检测和量子相干过程研究都具有丰富的物理内涵和极大的技术挑战。这些研究内容及技术手段的开发为今后在固态体系中以单个量子态构筑量子比特及有效地操作提供前期研究基础和技术储备。

对 InAs/GaAs 单量子点中电子自旋和点阵核自旋退相干机制开展研究,同时开展了单量子点共振荧光实验，单光子干涉实验和静水压调谐单量子点发光谱线的实验研究,取得了一系列的成果,完成了预定的任务。发表SCI收录的论文8篇,在国内会议上报告2篇。 采用新的实验技术控制量子点核自旋的取向，首次以单电子与系综核自旋相互作用为研究体系，验证了电子在无序核自旋分布下的理论公式。第一次实现单量子点发光波长的大范围调谐实验，为后续调谐双激子束缚能等相关实验奠定实验条件，国内首次实现了单量子点共振荧光光谱实验。